Häufig gestellte Fragen

Inhalt
Welche Schrittmotoren sind anschließbar? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3
Welche Spannungen liegen an den Schrittmotoranschlüssen? . . 5-3
Was passiert bei Kurzschlüssen? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4
HaSoTec
4- KanalSchrittmotorsteuerung
SM-41 PCI
Informationen und
häufig gestellte Fragen
Version 3.01D
© HaSoTec 1999-2003
Benötigen die Motorwicklungen Schutzdioden? . . . . . . . . . . . . . . 5-4
Welche Anforderungen bestehen an das Netzteil? . . . . . . . . . . . . 5-4
Welche Schrittmotoren sind anschließbar?
Unipolare und bipolare Schrittmotoren.
Unipolare Schrittmotore haben meistens vier Phasen, bei denen
jeweils ein Phasenende zu einem gemeinsamen Anschluss
zusammengeführt wird. Oft sind zwei Phasenpaare mit einer
Mittelanzapfung vorhanden. Ein Unipolarer 4-Phasen-Motor muss
somit mindestens 5 Anschlüsse haben.
Bipolare Schrittmotore haben meistens 4 Anschlüsse, denn für 4
Phasen werden nur zwei Spulen benötigt, die von der
Treiberelektronik umgepolt werden. (Daher kommt der Name
“bipolar”, was nichts anderes heißt als “zweipolig”) Motoren mit 8
Anschlüssen lassen sich oft sowohl unipolar als auch bipolar
betreiben, indem jeweils eins von zwei möglichen
Anschlussschemen benutzt wird.
Beide Anschlussarten haben Vorteile und Nachteile.
Bei gleichem Motorstrom können bipolare Motoren
durchschnittlich 1,4 fache Drehmomente erreichen. Besonders für
Motoren kleiner Abmessungen ist diese Betriebsart zu empfehlen.
Der Nachteil ist, dass die doppelte Anzahl Endstufentransistoren
benötigt wird und damit auch der Spannungsabfall an der
Endstufe doppelt so hoch ist, was bei der Endstufe zur doppelten
Wärmeentwicklung führt.
Welche Spannungen liegen an den Schrittmotoranschlüssen?
Der gemeinsame Anschluss ist beim SM-41 im unipolar Betrieb
mit dem positiven Pol der Strom/Spannungsquelle verbunden.
Jede Phase wird von einem Endstufentransistor getrieben, der
entweder hochohmig ist oder den Anschluss auf ein Potential von
ca. 0,4 Volt ziehen kann. Im Bipolarbetrieb kann jede Phase je
nach Zustand 0,4V oder Motorspannung - 0,4V annehmen. Im
Ruhezustand liegen die Motorphasen sowohl bei unipolar als auch
bei bipolarem Betrieb auf dem Potential der Motorspannung.
Deshalb sollte vor Eingriffen die Motorspannung abgeschaltet
werden, weil Kurzschlüsse z.B. die Eingänge der
Endlagenschalter zerstören können.
Was passiert bei Kurzschlüssen?
Die Pasenausgänge können im unipolarem Betrieb gegen Masse
kurzgeschlossen werden. Die Ausgänge sind außerdem gegen
Selbstinduktionsspannungen der Motorwicklungen geschützt. Ein
Kurzschluss mit dem Pluspol der Motorspannung kann zur
Zerstörung des Endstufentransistors führen. In diesem Fall hängt
das Kurzschlussverhalten der Endstufe vom verwendeten Netzteil
ab. Es ist vorteilhaft, wenn sich das Netzteil bei Strömen ab 5 A
automatisch abschaltet. Im Bipolarbetrieb sind auch keine
Kurzschlüsse gegen Masse erlaubt.
Benötigen die Motorwicklungen Schutzdioden?
Schutzdioden werden nicht benötigt. Die Endstufentransistoren
sind durch Dioden, die gegen den Masseanschluss geschaltet
sind, geschützt. Bei einigen Motoren kann die Verwendung von
Dioden, die mit der Anode an jede Phase und mit der Kathode an
die positive Motorspannung geschaltet sind, vorteilhaft sein. Das
ist dann der Fall, wenn es für den Aufbau der Magnetfelder
vorteilhaft ist, dass die durch Selbstinduktion entstehenden
Spannungen schnell abgebaut werden. Im Vollschrittbetrieb lässt
sich das gut testen. Manchmal können mit den Dioden höhere
Motorgeschwindigkeiten und ein ruhigerer Motorlauf erreicht
werden. Solche Dioden dürfen auf gar keinen Fall im
Bipolarbetrieb verwendet werden.
Welche Anforderungen bestehen an das Netzteil?
Insbesondere bei der Inbetriebnahme ist ein Netzteil mit
Strombegrenzung (hat fast jedes Labornetzteil) zu verwenden.
Unipolarbetrieb:
Selbst wenn Motoren mit 12 oder 24 Volt Motorspannung
eingesetzt werden, kann man zunächst 5 Volt einstellen. Auch bei
falschen Anschlüssen durch vertauschte Pins am 44-poligem-SubD-Stecker ist die Zerstörungsgefahr von Ein- und Ausgängen
gering. Die meisten Motoren werden bei geringen
Geschwindigkeiten auch mit dieser Spannung schon Bewegungen
ausführen.
Unipolar- und Bipolarbetrieb:
Die Verwendung einer Strombegrenzung, je nach Motor von
einigen Milliampere bis zu 5 Ampere ist vorteilhaft, denn für diesen
Dauerstrom sind die Endstufentransistoren ausgelegt.
Bipolarbetrieb:
So gut Strombegrenzungen auch sind, oftmals haben diese bei
Motoren hoher Leistung einen Zusammenbruch der
Motorspannung zur Folge. Anders als im Unipolarbetrieb sind im
Bipolarbetrieb kritische Zustände dann möglich, wenn zwei
gegenphasig angesteuerte Transistoren gleichzeitig leitend
werden. Für SM-41 ist bis zu einer Spannung von 5 Volt
sichergestellt, dass dieser Zustand nicht eintritt. Daher sollte die
Motorspannung nicht unter 5 Volt fallen. Wegen dieser Tatsache
empfehlen wir für Motoren mit mehr als 3 A Strangstrom die
Verwendung des Unipolarbetriebs. Mit einer Leistungsdiode, die in
Sperrichtung zu einer 5V Versorgung geschaltet wird, lässt sich
ggf. Abhilfe schaffen, falls auf bipolaren Betrieb bei hohen
Strömen nicht verzichtet werden kann.